[发明专利]一种降低镁电解用熔体氯化镁中杂质含量的方法

说明书

本发明属于有色金属冶炼领域，具体涉及一种降低镁电解用熔体氯化镁中杂质含量的方法。本发明要解决的技术问题是提供一种降低镁电解用熔体氯化镁中杂质含量的方法，该方法包括以下步骤：(1)将熔体氯化镁放入净化炉中加热至750±10℃，搅拌，静置沉降至上部澄清熔体MgO质量百分比含量≦0.10％；(2)从净化炉上部将澄清熔体抽出并连续加入净化电解槽中，电解槽采用KCl‑NaCl‑CaCl₂熔盐体系，熔体温度为690～730℃，石墨阳极和钢阴极，电解电压为2.8～5.5V，电极极距为30～60mm，电流密度为0.2～0.8A/cm²。该方法可以有效降低熔体氯化镁中的MgO、Fe、Ti等杂质含量，提高熔体中MgCl₂纯度，对于提高镁电解过程运行状态和电流效率有重要影响。

技术领域

本发明属于有色金属冶炼领域，具体的属于与海绵钛生产过程配套的镁电解领域，更具体的是一种降低镁电解用熔体氯化镁中杂质含量的方法。

背景技术

钛及钛合金具有熔点高、耐腐蚀、比强度高、高低温力学性能优良和生物相容性好等优点，广泛应用于航空航天、海洋开发、石油化工、临床医疗和体育休闲等领域。海绵钛作为金属钛及钛合金制备的初始原料，工业生产由镁热还原-真空蒸馏法制得。镁热法全流程生产海绵钛工艺主要包括氯化精制、还原蒸馏和镁电解三大工序。工艺流程为：首先将富钛原料氯化制备粗四氯化钛，粗四氯化钛经精制得到精四氯化钛，精四氯化钛输送至还蒸工序与液镁反应生产钛和氯化镁，氯化镁定期排放送至镁电解工序产生镁和氯气，镁输送至还蒸工序，氯气输送至氯化工序，从而实现全流程的镁氯循环。

海绵钛生产根据炉型分为“I”型炉和倒“U”型炉。按照排料方式分为氯化镁上排式生产技术和氯化镁下排式生产技术，无论采用哪种排料技术，氯化镁中均含有杂质(钛颗粒、氧化镁、Fe、Ti的离子等)，其中氯化镁下排式生产技术产生的氯化镁熔体中杂质含量更高，对后续的镁电解工艺的正常生产和电流效率的提高影响更大。

杂质的危害：氧化镁：氧化镁可以使阴极钝化，析出鱼子状的细小镁粒，这种镁粒不易汇合长大，导致镁的损失量增大。同时氧化镁容易被镁粒吸附，导致镁粒密度增大而沉入槽底，增大镁损失。另外氧化镁在阳极附近会和氯气、石墨阳极反应，生成CO₂或CO造成电解质沸腾，同时造成石墨阳极消耗量大幅度增大。钛的危害：熔体中的钛主要以直径为0.05mm～0.3mm的细小钛颗粒和未反应完全的低价钛氯化物存在。由于钛的低价氯化物在700℃时的分解电解为1.817V(TiCl₃^-)和1.825V(TiCl₂)，低于氯化镁的分解电压(2.61V)，电解过程中钛会在阴极优先析出，造成阴极钝化，同时钛会吸附在镁粒表面，造成镁粒密度增大，沉入槽底，镁损失增大。铁的影响：氯化镁熔体中的铁主要以FeCl₃、Fe和FeCl₂的形式存在。其会在阴极析出，导致阴极钝化，同时会导致生成的镁粒呈鱼子状而难以汇集长大，会增大镁的损失。

目前，采用全流程生产海绵钛的企业，来自还蒸工序的氯化镁熔体均没有采取系统性的净化除杂操作而直接加入电解槽，直接影响电解过程和电解经济技术指标的提高。国内某大型海绵钛厂采用镁钛联合生产技术，实现了全流程的镁氯循环。其采用氯化镁下排式生产技术，杂质可以及时从还原反应器中排出，但副产的氯化镁熔体中杂质含量较高，影响电解过程的顺利进行和经济技术指标的提高。

发明内容

本发明针对氯化镁熔体中杂质含量较高的技术问题，提出了一种降低镁电解用熔体氯化镁中杂质含量的方法。

一种降低镁电解用熔体氯化镁中杂质含量的方法，包括以下步骤：

A、将熔体氯化镁加热至750±10℃，搅拌，静置沉降至上部澄清熔体MgO质量百分比含量≦0.10％；